Со словом «алгоритм» сталкивались многие. Ведь с ним тесно связана жизнь людей. Что это такое? Какие бывают способы описания алгоритмов, виды алгоритмов? Для чего они нужны? Данная статья поможет во всем этом разобраться и разложить все по своим местам.
Алгоритм: понятие, виды, способы описания
Сам термин обозначает понятную и точную последовательность простых шагов, которые исполнитель должен пройти для того, чтобы решить поставленную перед ним задачу. Само слово «алгоритм» берет свое происхождение от имени известного восточного ученого-математика Аль-Хорезми. Именно он сформулировал все правила, по которым выполняются арифметические действия. В самом начале под этим понятием понимали лишь правила, относящиеся к главным четырем арифметическим действиям, производимым над числами. А уже потом понятие стало использоваться для обозначения последовательности шагов, приводящих к решению задачи. При вычислительном процессе данные являются теми объектами, к которым алгоритм применяется. При решении задачи вычисления исходные данные преобразуются в результатные.
Процесс разработки алгоритма является очень творческим, несмотря на свою простоту. Если составить его может человек, то исполнять способна и техника. Причем сегодня это не только компьютер, но также и телефоны, планшеты, терминалы и даже стиральные машинки с кофеварками.
По запросам в Интернете можно найти много ценной информации, но ее еще нужно собирать воедино. Поэтому здесь указывается все самое необходимое.
Какие основные свойства имеет алгоритм?
1. Определенность. Это свойство еще называют детерминированностью. Оно подразумевает получение результата вычислений, который является однозначным при задании исходных данных для вычислений. Это свойство придает процессу выполнения механический характер. Не требуются дополнительные сведения и указания о задаче. Не должно быть ничего произвольного.
2. Массовость. Данное свойство предполагает то, что алгоритм должен годиться для решения множества задач одинакового типа. Исходная информация при этом может быть выбрана из какой-то области, называемой областью применения.
3. Результативность – свойство, указывающее на наличие исходной информации, для которой по заданной последовательности действий процесс должен пройти конечное число шагов, а затем остановиться, выдавая необходимый результат.
4. Дискретность – это когда вычислительный процесс расчленяется на этапы. И возможность их выполнения не вызывает никаких сомнений. Здесь каждое последующее действие выполняется только в том случае, если предыдущее полностью закончено.
Способы описания алгоритмов, понятные всем
Алгоритмы должны быть формализованы по определенным правилам при помощи конкретных средств. Основные способы описания алгоритмов: при помощи слов, формульно-словесный, алгоритмический, графический и программный.
Словесная форма – это запись на естественном человеческом языке. Она получила гораздо меньшее распространение, так как является чересчур многословной. А еще в ней отсутствует наглядность. Описание словами не является строго формализуемым, а некоторые предписания можно истолковать неоднозначно.
Формульно-словесная форма немногим удобнее. Здесь к словам добавляются математические формулы, что может как помочь, так и, наоборот, запутать человека при чтении. Другие способы описания алгоритмов гораздо удобнее.
Способы описания алгоритмов для компьютерщиков
Алгоритмический способ записи основан на псевдокоде. Это такой код, который похож по своей структуре на язык программирования, но команды указаны на естественном языке, а также присутствуют математические выражения. Псевдокод – полуформализованный язык. Такой способ уже намного понятнее, особенно для программистов.
Способы описания алгоритмов, описанные выше, были полностью формализованы, после чего родилась программная форма записи. Здесь используется один из множества языков программирования, на котором и пишется та самая последовательность шагов для выполнения. Компьютер считывает их по очереди и исполняет указанные инструкции, что в итоге приводит к конечному результату.
Самый популярный способ описания
Графический способ описания алгоритмов получил наибольшую популярность из-за своей наглядности. Его еще называют блок-схемным способом. Что такое блок-схема? Это такое графическое изображение схемы алгоритма. Каждый шаг процесса обработки данных изображается в виде геометрической фигуры, называемой блоком. Каждый блок имеет свою конфигурацию, которая зависит от типа выполняемой операции. Наименование и список символов, размеры и формы, а также отображаемые функции определены стандартами. Если взять все основные способы описания алгоритмов, то данный является самым наглядным.
Процессы вычисления
Способы описания алгоритмов при помощи блок-схем подразумевают три основные разновидности процессов вычисления: линейный, разветвляющийся и циклический.
Линейный – это такой процесс, когда каждый этап решения задачи выполняется по порядку следования.
Разветвляющийся – это процесс вычисления, в котором в зависимости от исходной или промежуточной информации, а также от результатов проверки логических условий зависит выбор направления движения.
Циклический алгоритм содержит один или более одного цикла, то есть участок вычислений, который повторяется множество раз. Циклы могут быть с заранее определенным количеством повторений и с неопределенным. В зависимости от соблюдений какого-либо условия определяется и число этих повторений. Причем условие может проверяться в самом начале цикла либо в его конце.
Способы описания алгоритмов ясны, но есть еще и правила, которые к ним предъявляются.
Правила при создании алгоритмов
Первое: при разработке алгоритма нужно задать много объектов для работы. Формализованное представление таких объектов – это и есть данные. Алгоритм начинает работать с набором данных, называемых входными, преобразуя их в результат – выходные данные. При этом могут использоваться любые способы описания алгоритмов. Свойства алгоритмов должны быть соблюдены.
Второе правило: для того чтобы алгоритм мог работать, ему необходима память. В ней размещены входные данные, промежуточные и выходные. Память сама по себе дискретна, то есть состоит из отдельных разделов – ячеек. Та ячейка, которая имеет имя, называется переменной.
Третье правило – это дискретность. Весь алгоритм должен быть построен из отдельных операций, число которых обязательно должно быть конечным.
Нужно отметить, что существует такое понятие, как вспомогательный алгоритм, который разработан заранее, а затем применяется при алгоритмизации другой задачи. Его также можно назвать вспомогательной процедурой.
Алгоритм, понятие, свойства, способы описания – без всего этого в сфере информатики никуда. Это база, на которой держится вся компьютерная наука.
